ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Обзор теоретических и экспериментальных работ по интенсификации процесса теплообмена в каналах из "Эффективные теплообменники" Обзорный анализ. Развитие силовых установок во всех областях техники в настоящее время характеризуется резким увеличением мощности в одном агрегате, повыщением эффективного к, п. д. установок, форсированием рабочего процесса, значительным повышением температуры и давления рабочего тела и увеличением мощности в единице объема силовой установки. Успешное решение этих задач невозможно без применения совершенных теплообменных устройств, служащих для охлаждения. рабочего тела в силовых установках, утилизации тепла отработавшего рабочего тела, охлаждения силовой установки и т. д. [c.3] Техническое совершенство теплообменных устройств характеризуется их габаритными размерами, массой, энергозатратами на прокачивание теплоносителя, тепловыми нагрузками, технологичностью, эксплуатационными качествами, стоимостью и т. д. [c.3] В транспортных силовых установках основные требования, предъявляемые к теплообменным устройствам, следующие малые объем, масса и энергетические затраты на прокачивание теплоносителей и возможно большая теплорассеивающая способность. Трудность сочетания этих требований очевидна. Поэтому приходится искать наиболее удачные компромиссные инженерные решения. [c.3] При оценке целесообразности того или иного способа уменьшения размеров и массы теплообменных аппаратов транспортных силовых установок целесообразно исходить из предпосылки, что тепловая нагрузка, гидравлическое сопротивление, расход теплоносителей и их давление и температура перед аппаратом заданы. [c.3] Эти предположения вполне естественны, так как они определяются характеристикой транспортной силовой установки и каждому типу теплопередающей поверхности и каждому способу ее компоновки соответствует определенная скорость газа в каналах. Поэтому интенсификация теплоотдачи увеличением скорости газа в данном случае исключается. [c.3] Наиболее реальным и доступным способом интенсиф,икации теплоотдачи является искусственная турбулизация потока газа (воздуха). Очевидно, что этот способ связан с ростом аэродинамического сопротивления канала на единицу длины. Рассмотрим, какое соотношение между увеличением теплоотдачи и сопротивлением обеспечивает уменьшение габаритных размеров и массы теплообменного аппарата по сравнению с гладкоканальным аппаратом. [c.4] Рассмотрим набивку теплообмецника, для которой а13 а2, т. е. коэффициент теплопередачи теплообменного аппарата К а2. Площадь фронта Рфр и глубина I набивки по теплоносителю с коэффициентом теплоотдачи заданы. Известно, что конструкция полости на бивки для теплоносителя с коэффициентом 02 выполнена в виде гладких каналов и при расходе теплоносителя О и среднем температурном (напоре Ат обеспечивает теплосъем Q при потерях давления теплоносителя в набивке Ар. [c.5] Аэродинамическое сопротивление теплоносителя в набивках обоих теплообменных аппаратов при этом одинаково, поскольку у теплообменника, с турбулизирующей поверхностью каналов, глубина хода теплоносителя стала меньше, чем у теплообменника с гладкой поверхностью каналов. Это уменьшение пропорционально увеличению коэффициента сопротивления. [c.5] Таким образом, в случае, соответствующем формуле (2), длина теплообменных каналов уменьшается, а поперечное сечение набивки теплообменного аппарата остается прежним. [c.5] Отметим, что небольшая разность отношений Ки урб/ гл и 1турб/1гл ПОЧТИ не сказывается на изменении поперечного сечения набивки теплообменного аппарата, так как небольшое изменение скорости потока сильнее влияет на гидравлическое сопротивление, чем на теплоотдачу. [c.5] Почти все работы, посвященные интенсификации теплоотдачи в каналах (преимущественно в трубах) способом искусственной турбулизации потока, чисто экспериментальные. В них, за редким исключением, не даны обоснования выбора теплообменной поверхности. Наиболее глубокий обобщающий анализ работ по интенсификации теплоотдачи в трубах и каналах сделан А. А. Михайловым, В. В. Борисовым и Э. К. Калининым 8]. [c.6] Однако сравнение экспериментальных характеристик, представленных в работах [15] и [13], посвященных теплообменным поверхностям, образованным сплошными гладкими каналами, показывает их почти абсолютное совпадение. [c.7] Такая противоречивость в полученных результатах даже для опытов, проводившихся в примерно одинаковых условиях, свидетельствует о сложности данного явления и очень большом значении второстепенных , на первый взгляд, факторов. [c.7] Только всесторонне изучив процессы, происходящие при искусственной турбулизации потоков, и их влияние на теплоотдачу, можно разработать наиболее рациональные способы интенсификации теплоотдачи, обеспечивающие сравнительно малое увеличение аэродинамического сопротивления. [c.7] Обоснование выбора способа искусственной турбулизации потока в каналах. Рассматривая и анализируя происходящие в турбулентных канальных потоках процессы, определяющие коэффициент теплоотдачи, гидравлическое и аэродинамическое сопротивления, а также процессы, происходящие в вихревых областях и за ними, можно наметить рациональный способ интенсификации теплоотдачи. [c.7] Правильно выбрать способ передачи энергии от осредненного потока к пульсационному можно лишь имея достоверные данные, характеризующие процессы пополнения кинетической энергии пульсацнонного движения в гладком канале, а также при искусственной турбулизации потока различными способами. [c.8] Для правильного выбора места подвода энергии к пульсационному движению надо знать структуру турбулентного потока в гладком канале и влияние этой структуры на теплоотдачу. Кроме того, необходимо знать, что происходит с пульсациями после их возникновения, как они распространяются в лотоке, каким образом их кинетическая энергия, в конечном итоге, превращается в тепловую. Почти все эти вопросы в настоящее время мало изучены. [c.8] Для исследования процесса теплоотдачи от стенки к ядру потока прежде всего должны быть рассмотрены процессы, происходящие в пристенном слое. Наиболее интересное теоретическое обоснование рассматриваемого явления дано в работе Коха [19]. [c.8] Вернуться к основной статье